光谱技术论文范文第1篇
1 光谱分析技术的发展历程
德国学者早在19 世纪中期发现某些波长的光线在特殊情况在会具有某些元素的特征, 主要是通过盐溶液在光焰加热实验中加以验证, 这样就为光谱技术的诞生奠定了基础。在上世纪30年代, 国际上许多学者都开展加强对光谱定量的研究, 研发出了原子发射光谱技术, 其原理主要是运用了元素原子的能量状态, 当原子在获得了一定能量后, 外层电子就会发生变化, 处于激发态, 当能量逐渐消失后, 外层电子就会恢复到常态, 在这个过程中电子能量会以光的形式进行释放, 这就是发射光谱。由于不同元素原子之间的结构有所差异, 这样原子光谱特征也会有所差异。正是由于原子光谱特征的差异, 可以实现对不同样品的检测。
最早的原子发射光谱主要采用了感光板来接收光谱, 但是操作环节较多, 光谱分析速度较慢。在上世纪40年代, 光电直读光谱仪被研制成功, 有效精简了操作环节, 并且可以直接对元素进行光谱分析, 提高了光谱分析速度和准确率。随后诞生的真空光电直读光谱仪实现了对金属材料的之间检测, 而后来的等离子直读光谱仪在原有基础上进行了改进和优化, 实现了材料在液体状态下的检测。
2 元素谱线接收装备的发展和功能
2.1 摄谱仪:感光板
早期的摄谱仪主要采用了感光板作为接收装置, 当光谱景观感光、谱片显像、定像、过滤、风干等多个流程后, 元素光谱就会以黑度的形式记录在感光板上, 工作人员需要对感光板上的黑度值进行分析, 制作成曲线从而分析结果。这种方法对于工作人员的技能要求较高, 必须要在特定环境下才可进行, 操作流程也较为繁琐, 随着科技的不断更新还贷, 这种技术早已经被时代所淘汰。
2.2 直读光谱仪:光电倍增管或CCD等
随着科学技术的不断升级, 元素谱线的接收装置也开始发生改变, 主要采用光电倍增管来实现, 其原理主要是利用分光后的光照射到光电倍增管阴极上, 这样救护导致光电子的释放, 当光电子与发射极发生碰撞时, 就会形成电流, 将发射谱线转化为电信号, 这样记录器和指示器就会对电信号进行检测, 从而得知结果。直读光谱仪的操作较为简便, 工作效率也有所提升, 随着CCD谱线接收装置的出现, 还可以将光学影像转化为数字信号, 快速促进了光谱分析技术的发展。
3 直读光谱仪的系统组成分析
通常在实验室中使用的直读光谱仪, 主要是由四部分组成, 分别是火花激发台、真空及分光系统、测量系统、控制系统等。
3.1 火花激发台
通常火花激发台主要是由两部分组成, 分别是激发光源和放置样品台。激发光源大多都采用的低压电容放电激发光源技术, 这种技术性能较为稳定, 放电范围可以适当调整, 因此在光谱分析仪器中应用较为广泛。而放置样品台, 可以直接将金属和固体钢样作为上电极, 而下电极就采用钨电极, 在激发室中会充满氩气, 样品被高电压击穿, 通过电极放电, 将会导致样品的快速融化, 这样就可以改变样品原子的结构状态, 从而实现对样品的检测。
3.2 真空及分光系统
在直读光谱仪中真空及分光系统至关重要, 主要是利用了光束的反射实现分光, 而CCD检测器则负责收光, 将光谱转换为数字信号, 再通过仪器输出设备对数字信号进行检测, 最终得知检测结果。
3.3 测量系统
测量系统的真正作用就是实现转换与分析功能, 在光谱分析过程中干扰因素较多, 容易对分析数据产生影响。测量系统就需要利用自身优势进行屏蔽, 减少干扰因素的出现, 提高分析数据的准确性。
4 原子发射光谱分析技术的应用
在工业生产中, 原子发射光谱分析技术应用较为广泛, 比如冶金行业、机械行业、化工行业都在应用原子发射光谱分析技术, 原子发射光谱仪操作程序较为简单, 对技能要求较低。例如, 在钢材冶炼环节, 钢铁入炉前, 检测人员可以对钢材样品进行快速分析, 从而及时对钢液成分进行纠正, 有效控制冶炼环节, 提高钢材冶炼质量和效率。同时原子发射光谱仪在机械制造行业的应用, 可以提高原材料成分的分析速度和效率, 适用于对原材料进厂时的检查。
摘要：随着时代的快速发展, 光谱分析技术也在不断升级, 目前光谱分析技术已经广泛应用到各个领域, 充分发挥了光谱分析技术的真正价值。其实光谱分析技术的发展历程较为漫长, 而作为一名光谱分析人员, 不仅要了解光谱分析技术的发展过程, 还要对光谱分析技术的原理和相关仪器进行熟悉, 要确保将光谱分析技术应用到生活实践中。
关键词：光谱分析,摄谱仪,直读光谱仪,原子发射光谱
参考文献
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光谱技术论文范文第2篇
近红外光谱术检测脑功能的主要神经生理学和神经能量学基础是神经-血管耦联机制, 即大脑的血流供应会随着功能活动的局部变化而进行局部响应, 当大脑处于激活状态时, 会引起局部脑血流与氧代谢率改变, 从而引起相应区域内血氧浓度的变化, 因此, 通过测量组织血氧状态, 即可间接评价大脑功能活动。
NIRS检测组织血氧基于以下原理:在700~900nm这段近红外区域内, 存在一个“光谱窗”。这个“光谱窗”内, 生物组织对光线的吸收作用大大降低, 光线可以进入更深一些的组织。同时, 由于血红蛋白和细胞色素含氧量不同导致的吸收光谱的差异仍然可以分辨。当波长>900nm时, 组织中的水成分对光子的吸收作用十分强烈, 光子进入组织几毫米就会被吸收殆尽。而在低于700nm的可见光范围内, 血红蛋白对光线的吸收作用大大增加, 同时, 组织的散射作用也十分厉害。所以这两段光谱区均不适合作为光源, 由于人体组织血管中的血红蛋白对光线的吸收能力与血红蛋白的状态有密切关系, 因此, 通过检测人体组织对光线的吸收情况就可推测出此时血液中的含氧量。
2 近红外光谱技术在临床中的应用
2.1 用于早期诊断脑梗死
脑梗死是由于脑动脉粥样硬化, 血管内膜损伤使脑动脉管腔狭窄, 进而因多种因素使局部血栓形成, 使动脉狭窄加重或完全闭塞, 导致脑组织缺血、缺氧、坏死, 引起神经功能障碍的一种脑血管病。脑梗死主要依靠早期诊断, 早期溶栓, 早期恢复缺血区血供, 同时采取必要的治疗措施。利用NIRS监测原理, 近红外光谱的监测在缺血早期即可出现明显变化, 研究证明在临床部分对15例经过头颅CT证实的的单侧大脑脑梗塞病人, 采用近红外光脑血、氧监测仪分别测定了患侧及健侧血、氧含量并进行统计学处理, 验证该仪器对脑梗死的早期诊断价值。
2.2 用于新生儿脑发育和脑损伤的研究
缺氧缺血性脑病 (HIE) 是新生儿常见的围产期脑损伤疾病, 缺氧是各脏器损害和功能障碍的病理基础。重度HIE会导致神经系统残疾甚至死亡, 因此, 对脑损伤早期、客观、定量测评十分重要。HIE患儿脑组织脑氧饱和度受到不同程度的影响, 缺氧的加重和持续时间增加可进一步加剧脑损伤。NIRS应用光学原理进行脑组织氧合状况监测, 以脑氧饱和度、氧合血红蛋白变化量和还原血红蛋白变化量为检测参数, 着重研究了早产儿在脑发育过程中脑氧参数的变化规律以及缺氧缺血性脑病 (HIE) 患儿脑氧饱和度与正常新生儿的差异。早期了解脑组织氧合状态, 结合全身氧供需的变化, 及时调整氧疗措施, 对减轻缺氧脑损伤发生有重要的临床指导意义。无创组织氧监测仪其设备的稳定性和敏感性均较好, 数据具有可重复性, 可在床边操作, 适用于新生儿, 尤其危重新生儿的监测。
2.3 在外科手术中的应用
临床上NIRS目前还主要用于外科手术对缺血缺氧性脑损害的监测, 体外循环手术过程中脑氧监测及脑的保护。其不受低温、麻醉药物及循环停止的影响, 可更灵敏地监测循环停止期间的脑氧储备, 为临床及时处理提供客观依据, 也为脑保护的研究提供了良好的方法。
2.4 在其它方面的应用
NIRS在运动医学中, 被广泛用于监测运动过程中肌氧和脑氧含量的变化;在乳腺肿块诊断方面, 我国自行开发了多种近红外乳腺诊断仪, 并进行了临床分析应用;还被用于尿液中葡萄糖和蛋白等成分含量的分析, 以及临床无损检测, 了解光透明剂的渗透特性及其对胃组织光学透明性的影响等。
随着临床研究的不断深入, 可望在早期痴呆诊断、脑血管病的脑循环代谢检查、判断脑死亡等领域作出特别贡献。
3 小结
用近红外光实现人体组织中血氧饱和度、血红蛋白浓度的无创、连续监测是一项新兴技术。最近十几年, 由于NIRS可以实现生物体的在体非介入分析和监测, 因此, 成为临床医学上极具发展潜力的分析和研究技术手段。其与生物医学实践相结合, 将为人们的健康护理领域带来更大的进步, 也必然为人们生活质量的提高做出贡献。
摘要：近红外光 (near infrared, NIR) 是介于可见光和中红外光之间的电磁波, 美国材料检测协会将近红外光谱区定义为波长为780～2526nm的光谱区, 现代近红外光谱技术 (Near infrared Spectroscopy, NIRS) 是90年代以来迅猛发展的高新分析技术, 利用近红外光谱技术检测脑氧饱和度和脑血流动力学从而监测大脑活动已成为医学范围内的热点研究领域。本文就NIRS在临床中的应用做简要综述。
关键词：近红外光谱技术,血氧饱和度
参考文献
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光谱技术论文范文第3篇
火工烟火药剂方面的燃烧反应过程非常复杂, 其主要部分是连续谱带, 并且在燃烧过程中会产生特征谱。对火工烟火药剂有关燃烧辐射特性方面的分析研究, 给多光谱辐射有关测温系统方面的测试通道设定打下了基础。
2多光谱辐射测温原理
多光谱辐射相关测温技术, 实际上就是在一个仪器当中制成多个相关的光谱通道, 凭借多个光谱的有关物体辐射亮度来测量具体的信息, 尝试利用合理的数据处理来算出物体的温度以及材料光谱发射率。有关多光谱辐射相关测温方法的具体原理如下, 假如多波长高温计存在n个通道, 那么仪器处于第i个工作波长的时候, 其输出信号能够表示成:
式中:Aλi是和波长有关, 但是和温度无关的一个检定常数, 它和这种波长下探测器的几何尺寸、光学元件透光率、光谱响应率, 还有第一辐射常数等存在一定联系;ε (λi, T) 是温度达到T时的目标光谱发射率;C2是普朗克有关第二辐射常数;而λi是第i个相关的有效工作波长。因为发射率和环境因素以及目标源所具有的物理特性等有关因素之间存在一定联系, 相同的物质如果处于不同的波长会出现不同的发射率, 因此温度测量方面的关键, 就是对发射率问题进行正确的处理。
3多光谱辐射测温系统
3.1硬件系统
多光谱高温计包括数据处理部分、数据采集部分、电路部分以及光学部分。
多光谱高温计有关亮温方程标定方面应用的是整百度标定法, 亮温指的就是假如在某一波长下, 实际物体的光谱辐射亮度和绝对黑体的光谱辐射亮度一样, 那么黑体温度就叫做测试对象实际的亮度温度, 其标定方程式如下所示:
在式 (2) 当中:Q=Vi/Vo, Vi是各通道测量的实际电压值, 而Vo是个通道之内最大的有关测量电压值, Tb是亮温, A、B、C是相关的标定方程系数。凭借最小二乘法来拟合对应的标定方程, 构建电压和亮温之间互相对应的关系, 得到的标定曲线见图1。
在发射率方面的处理, 是对多波长测温精度产生影响的一个主要因素。笔者选定根据二次测量的有关数据处理方法, 也就是利用对两个不同温度位置的有关测量数据进行处理, 从而求得被测目标的光谱发射率和真温, 这种方法不对发射率和波长之间存在的函数关系进行任何限制, 但是要求发射率实际选定的波长处和温度之间存在近似相同的有关线性关系, 具体如下:
式中:T0是某个初始温度;而εi0是波长为λi, 并且温度是T0时的有关光谱发射率。
就具体的物体而言, 发射率会根据温度的变化而产生变化的情况是客观存在的, 因此上述假设对于一定温区以及一定波长范围之内是完全成立的。
4结语
多光谱辐射相关测温技术, 对于火工烟火药剂有关燃烧火焰温度方面的测量当中的应用, 对传统测试方法当中容易出现数据丢失的问题进行了有效的解决, 为火工烟火药剂有关燃烧输出特性方面的研究和新型配方方面的研制等提供了有效的基础支持。
摘要：为了对火工烟火药剂实际的燃烧火焰温度进行准确的测量, 依照多光谱有关辐射测温技术方面的工作原理, 研制有关的多光谱高温计;根据二次测量的相关数据处理方法, 明确了燃烧火焰的实际温度。实验证明, 这种多光谱高温计在火工烟火药剂有关燃烧温度方面的测定效果非常好, 并且稳定性也很高。
关键词：多光谱辐射测温技术,火工烟火药剂,燃烧温度
参考文献
[1] 李占英, 席兰霞, 刘举鹏, 郭崇星, 刘春建, 刘欢杨.多光谱辐射测温法应用于测定火工烟火药剂燃烧温度[J].含能材料, 2012, (04) :103.
光谱技术论文范文第4篇
光学仪器的一个重要组成部分就是光谱仪器。光谱仪器由于具有分析精度高、测量范围大、速度快等优点, 可以用于对物质的结构和成分等进行测量、分析和处理, 目前被广泛应用于医药卫生、冶金、地质、化工、环保等多部门, 同时它也是军事、太空发展、水利探测等不可或缺的遥感仪器。
1.1 微型光谱仪的发展
伴随经济的快速发展, 我国对外出口的食品逐年递增。但近年来, 一些经济发达国家, 对我国食品出口进行限制。为应对该种形式, 国家相关部门启动了食品安全检测专项工作, 对所有出口的食品等实施更加严格的检测。但以往的食品检测分析仪器和检测模式, 早已不能符合现在的要求, 这就对国内的测试分析仪器提出了更高的技术指标。
随着科技的进步, 微型光谱仪应运而生。相比于传统光谱仪, 微型光谱仪的分辨率稍低, 但是其体积小、重量轻、探测速度快、使用便捷、集成度高、可量产、成本较低, 且可以实时测量和质量监控。因此微型光谱仪诞生以来被广泛应用于工业监测、实验室化学分析、医学临床检验、航天遥感等诸多领域。
1.2 嵌入式光谱仪的发展
大部分微型光谱仪具备数据采集功能, 但采集得到的数据无法直接处理, 需要通过计算机来实现, 若在户外、工程现场、医院, 这就造成诸多不便。而嵌入式虚拟光谱仪则有效的弥补了这些不足, 它是在微型光谱仪的原理上添加数据处理和显示功能, 使得光谱分析的所有功能都能够实现, 嵌入式光谱仪操作直观简单、携带方便。
2 嵌入式光谱仪的原理
随着21世纪嵌入式技术的发展, 相比之下, 原来较为成熟的基于工控机的虚拟仪器设备暴露出了诸多问题。基于工控机的虚拟仪器采用插入基于计算机总线的数采板卡构成硬件系统, 编写Windows系统的驱动程序和应用程序实现软件功能, 但其体积较大、接触易松动、抗震性能差。而以32位嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为基础的嵌入式计算平台, 小体积、高可靠、可扩充、易升级、智能化, 能够满足各类工程现场和恶劣环境下对便携虚拟仪器的需要, 获得了广泛的工业应用。基于嵌入式的计算平台为设计虚拟仪器系统、构建测试系统提供了新的思路。
嵌入式虚拟光谱仪的设计原理图如图1。
2.1 光源
和传统光谱仪采用的光源不同, 嵌入式虚拟光谱仪的光源主要有发光二极管阵列、集成薄膜光源和脉冲黑体光源, 它们耗能少、重量轻、抗震性强、使用寿命长, 均是较好应用光源选择。
2.2 数据采集模块
嵌入式虚拟光谱仪目前较为常用的数据采集元件, 是CCD光电器件, 其灵敏度高、高分辨率、数据采集方便, 通过与计算机结合使用, 便于实现监测系统的数字化、自动化, 是目前探测可见光最常用的一种光电转换器件。如果待探测光源的光谱范围在紫外或可见光波段时, 嵌入式虚拟光谱仪采集元件可以采用光电二极管;若在红外, 则采用测热辑射汁或者多晶硅温差电堆阵列。
2.3 数据处理系统
嵌入式光谱仪数据处理系统中的CPU有很多:X86、MIPC、ARM等。不同的CPU, 相应的操作系统选择不一样, 对应的系统性能也就不同。采取嵌入式操作系统将替代传统的由手工编制的监控程序或调度程序, 同时嵌入式操作系统对应用程序可以起到屏蔽的作用, 使应用程序员面向操作系统级开发应用软件, 并易于在不同的CPU内核的嵌入式处理器上移植, 可以采用嵌入式Linux作为操作系统, 在linux平台下编写仪器的驱动程序。编程环境方面, 随着嵌入式系统设计的复杂性日益增加, 图形化方式成为一个必然趋势。例如使用LabVIEW图形化编程语言, 可以较好简化系统的复杂性, 在同一个平台上提供采集分析和显示等功能。同时使用LabVIEW嵌入式开发模块, 可以缩短产品的开发时间。
2.4 光谱信号处理方法的选择
嵌入式光谱仪在信号处理方面, 采用归一化、滤波、小波分析等方法, 对于噪声 (包括背景噪声) 现象比较严重的信号, 可以有效地进行处理, 并且避免了采用一些普通的数据处理方式, 造成在传输的过程中会引入一些新的噪声。同时针对不同的噪声, 嵌入式光谱仪也可以采用不同的分析方法。例如可以采用一种自适应的做法, 即根据信号噪声的特点自动选择信号处理方法, 这样就可以提高采集信号的精度。
此外, 嵌入式光谱仪在设计上还具备以下几个特点:一是光传输介可以是大折射率波导结构, 这样增大嵌入式虚拟光谱仪数值孔径, 减小尺寸, 提高了集成度;二是利用微型光机电技术和IC技术可以把光源、分光元件和探测元以及控制电路集成在同一硅片上, 实现高度集成化;三是具有扩展性, 嵌入式光谱仪作为一种光学接口器件, 输入输出口符合约定的标准;四是制造的工艺符合了批量生产的要求。
3 嵌入式光谱仪发展趋势
相对于普通光谱仪, 嵌入式光谱仪优点突出, 具体体现在, 体积小、成本低、耐用、易于校准、抗振动、抗环境温度压力变化的影响, 可适用于各种现场测试领域;采用新型光电接收器件, 可以进行实时及多通道分析;易操作, 便于非专业人员使用。如今光谱及相关光传感技术已经发展成了产值几十亿美元的高科技产业, 但目前对于嵌入式光谱仪的研究还处于一个发展过程, 其蕴藏着巨大的潜在市场商机和经济消息。目前适合医学等其他领域使用的嵌入式光谱仪还较少, 这就需要我们有针对性地进行研究开发。另外一些嵌入式光谱仪基本上是研究所或大学研制的原理样机, 还无法成为实用化的产品。为了使得这种具有潜力的嵌入式产品真正走向实用化, 还有很多研究工作需要继续进行下去。
摘要：20世纪40年代, 现代光谱技术开始被运用于工业, 70年后的今天光谱及相关光传感技术已经被广泛应用于所有科学领域。文章简述了嵌入式光谱仪的发展过程, 并就嵌入式光谱仪的工作原理从光源、数据采集系统、数据处理和光谱信号处理四个方面进行介绍, 最后提出其发展趋势。
关键词：光谱仪,嵌入式,数据处理
参考文献
[1] 许海燕, 付炎.嵌入式系统技术与应用[M].北京:机械工业出版社, 2002.
光谱技术论文范文第5篇
本文分三部分进行论述, 第一部分简要介绍原子荧光光谱法的基本原理、使用仪器及相应的技术要求, 第二部分列举出现行利用原子荧光光谱分析环境中重金属的两个具体应用实例, 充分表明该方法在分析环境中重金属的普遍应用, 第三部分对原子荧光光谱法的发展前景进行展望。
1原子荧光光谱法
1.1基本原理
早在20世纪60年代中期, 就有国外科学家提出原子荧光光谱法 (atomic fluorescence spectrometry, AFS) 作为一种新的痕量分析化学方法, 并在之后十年逐渐发展成型, 研究制造出专门进行原子荧光检测的仪器。原子荧光光谱是在原子吸收光谱和原子发射光谱二者相结合的基础上发展出的一种化学分析技术手段, 充分结合了两种分析方法的优点, 同时也对不足做出了改善。
原子荧光光谱的本质:处于基态的气态自由原子接受特征波长的共振线照射, 吸收一定频率的辐射能量后, 原子的外层电子由基态跃迁到激发态。处于激发态的电子很不稳定, 一部分由于二次碰撞跃迁回到基态不发生辐射, 一部分约在10~8s的时间内自发地释放能量回到基态或低能态, 如果能量是以辐射形式释放的, 即称之为原子荧光。根据原子荧光产生机理可以了解到, 原子荧光发射强度与其受到激发所吸收的原子数目有关。在用原子荧光光谱进行定量分析时, 待测元素的原子蒸汽受到激发光源照射产生辐射后, 通过仪器测定其所产生的荧光强度, 进而计算得出待测元素的含量。
1.2基本关系式
某个确定频率的共振原子荧光, 其发射的荧光谱线强度If和吸收谱线强度Ia互为正比例关系:
式中φ为荧光量子效率。
根据光的吸收定律和基态原子对光的吸收强度Ia可列关系式:
将上面两式带入化简。通过泰勒级数展开, 做近似处理后, 用峰值吸收系数K0代替化简式中的K, 推导得出峰值处的原子荧光强度:
通过原子吸收的处理方法计算得出K0的相关关系式, 再带入式 (1.2~3) , 进一步简化得出最终的原子荧光定量分析的基本关系式:
1.3分析特点
原子荧光光谱法与原子吸收光谱法的原理大致相同, 其中一个不同点在于原子荧光光谱法是利用连续光源作为元素原子的激发光源, 并垂直光路照射;相反原子吸收光谱的光源与检测器是处于同一条光路上的。目前原子荧光光谱法分析比较有效的元素较少, 还有一定发展空间。原子荧光光谱法分析检测元素具有以下四个优点。其一, 可以同时进行多元素的测定, 大大提高了检测效率, 可以有效的进行双组份分析。其二, 由于荧光的性噪比很大, 在实际检测过程中可近似地看成无背景条件, 相比于吸收光谱检测灵敏度增加2~3个数量级。其三, 原子荧光的谱线范围宽, 所以, 在一定条件范围内, 原子荧光光谱的分析曲线线性范围很大。其四, 由式 (1.2~4) 可知, 原子荧光光谱中的原子荧光强度与浓度成正比, 结论计算过程较为简单, 不需要复杂的对数转换和曲线校直。
2环境中重金属离子的分析实例
2.1水中重金属Pb的分析
2.1.1实验仪器的选择
目前测定水质中的痕量铅主要采用氢化物发生原子荧光技术, 即氢化物发生~原子荧光光谱法, 常见的所使用仪器如AF~610A原子荧光光度计和AFS~820双道原子荧光光度计等, 该方法是近年来较快发展出来的新兴分析技术。氢化物发生~ 双道原子荧光光谱法在原子荧光光谱法的特点优势基础上, 还可以进行两种元素的同时测定, 更大程度上提高了分析检测效率。查阅相关实验报告资料, 采用双道原子荧光法进行水样中的铅离子分析检测时, 样品平均回收率达到98%~102.7%, 并且其结果的相对偏差值明显低于其他方法, 故此方法应用较为普遍。
2.1.2主要实验方法
实验首先利用已经预先配置好的铅标准溶液[4]配置有浓度梯度的标准系列的待测液。应注意在配置标准系列溶液过程中, 除所加入的铅标准溶液量不同, 其余配制时所加试剂都应保持一致。在选定最佳的实验条件下, 进行标准系列溶剂测定, 根据实验结果绘制标准曲线。根据待测水样的检测结果计算所测水样中铅的含量。
2.2土壤中重金属As的分析
伴随着砷在工业生产中的广泛应用, 环境中砷含量的检测逐渐受到重视, 目前国家检测土地或水质中的砷大多利用银盐法来进行实验检测, 即环境中存在的砷离子与特定的盐试剂相互反应形成砷的氢化物后利用银进行定量分析。随着原子荧光光谱的发展进步, 现在原子荧光光谱法也逐渐成为环境监测的新手段。
2.2.1主要实验方法
测土壤中重金属与水中的重金属原理及方法基本相同, 但因为元素的本身性质差异, 相较于铅元素, 砷元素在土壤中含量的测定可供选择的方法更多。利用砷的标准溶液来配置不同浓度的标准系列待测液, 在配置时所设置的浓度梯度时可根据实际的实验要求进行调整, 例如分别取0.00、2.00、4.00、8.00、 20.00m L的砷标准工作液置于100m L容量瓶中, 加入适当的溶剂:浸取剂、20m L硫脲~抗坏血酸混合还原溶液和10m L盐酸, 定容[4]。测定待测样品前, 先将配置的有浓度梯度的标准系列待测液, 按所含砷浓度由低至高的顺序进行原子荧光光谱分析, 根据实验数据结果绘制出砷的标准曲线。
3.原子荧光光谱法的发展
目前原子荧光光谱法主要适用于测定一些易挥发的元素, 且需要进行氢化物发生这一步骤, 使元素形成其特定的氢化物后才能进行检测。但这些元素所形成的氢化物大多数同样容易挥发, 在测定过程中容易导致元素的量损失而影响测定的结果准确性[6]。原子荧光光谱法的主要分析对象有AS、Sb、Bi、Ge、 Te、Sn、Cu、Zn等, 其灵敏度对大部分的元素都很小, 而且易产生荧光猝灭现象不能进行测定, 这也使得原子荧光光谱法在分析领域中的发展应用受到了一定限制。
近几年, 原子光谱分析在仪器的各个方面都做了诸多实验进行改良, 目前在分析领域中原子荧光光谱实验仪器的发展研究已经取得了较大成果。在光源方面, 原子荧光光谱仍大部分采用无极放电灯、空心阴极灯等锐线光源作为辐射源。少部分利用激光作为激发光源, 较大程度的提高了光源强度, 使灵敏度得到了提升, 但这种方式也存在一些弊端, 仪器装置复杂、费用昂贵等问题是投入普遍使用的一个阻碍。在原子化器部分, 介质阻挡放电 (DBD) 技术有效地解决了以往原子光谱分析仪器所出现的耗能高问题, 既避免了仪器产热大影响使用又节约能耗。
原子荧光光谱自发明应用至今, 始终在不断地完善和创新, 各个方面的技术得到了发展应用。对于未来的原子荧光光谱便携式、微型化检验仪器的开发将是发展的重要趋势之一, 以便有针对性的满足某些现场检测和特殊工业流程中自动检测的要求。另一方面, 尽可能的扩大原子荧光光谱的分析元素范围, 也是未来的主要研究方向, 使原子荧光光谱分析法的应用更加广泛。
摘要：近年来, 重大环境污染事件常有发生, 不仅给人类生活带来不利影响, 还岌岌地危害着人们的生命健康。重金属污染是诸多环境污染问题的一个方面, 相较于其他污染物来说, 重金属污染物在环境中不仅不能被降解, 还会在环境中累积和循环, 后患无穷。目前, 关于重金属的检测与分析方法很多, 其中, 原子荧光光谱法由于其灵敏度高, 选择性好, 仪器简单等诸多特点, 被作为检测环境中金属元素常采用的分析方法。本篇文章通过对两例利用原子荧光光谱检测环境中重金属的实例, 更简明直接的阐述原子荧光光谱法的分析手段、技术原理及其相关的创新和发展前景。
关键词：原子荧光光谱法,重金属,形态分析,实验方法
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光谱技术论文范文第6篇
1 实验部分
1.1 主要仪器
OBLF光谱仪是按照现代化的工艺和技术, 设计和制造的真空火花发射光谱仪。这种光谱仪用于金属样品中化学元素及其化合物含量的定量分析和验证鉴定。需要分析的金属种类和被分析元素的数目, 取决于根据用户需要设计的光学系统;
1.2 实验条件
1.2.1 氩气供应要求
分析样品时必须用到隋性气体氩气, 只有纯氩气 (含Ar99.997%) 及更高纯度的氩气可用。
1.2.2 样品处理
样品激发之前必须将其磨光。样品必须在清洁的、规范的砂纸上磨 (没有先前激发处理留下的激发的痕迹) 。样品表面不能被抛光 (适时更新用过的砂纸) 。必须确保样品在磨的过程中没有过热 (样品应该与砂纸只有短暂的接触) 。
1.2.3 温度
光谱分析仪的温度要在允许范围之内。因为随着检测过程的持续进行, 激发台的温度会随着检测次数的增多逐渐上升。并且对试样表面的处理, 如磨、碾等, 会使得试样的温度也升高, 这也可能会对检测结果的正确性产生影响
2实验方法及实验设计
2.1 实验方法
对于铸造生产的铸铁样品, 利用火花发射原子直读光谱法, 使用oblf直读光谱仪GS1000, 在不同的检测分析样品的化学成分, 通过与已知成分数据对比分析, 或多组检测数据对比, 在minitab软件中, 计算数据偏差, 从而判断出各个因素对成分检测结果的影响, 得到影响检测结果的主要因素。
2.2 实验过程设计
2.2.1 人员
4名操作人员在同一标准化曲线下, 对4个标准样品的C元素进行检测, 每人检4次报告值。采用双因子方差分析, 得到重复性和再现性结果。
2.2.2 样品均匀性
对生产样品的每个面激发8次, 两个取均值。厚度方向每改变0.3mm, 检测一次, 共3个激发面。
2.2.3 白口化组织
对样品的白口化组织进行金相分析, 判断其白口化组织对成分检测的影响。
3 结果与讨论
3.1 人员分析
选取同一次标准化曲线时间段4天内的247B、248D、GBW01142 GBW01144共4个标样C元素, 每人检4次的报告值。
采用双因子方差分析, 得到重复性和再现性的结果如表1所示:
重复性为3.00, 再现性为0.56。分析得知人员不是主因素, 占比16%。
3.2 样品均匀性
分别使用完全标准化样品、标准样品及生产样品, 每个面激发8次, 求2个的均值, 再在样品厚度方向减少0.3mm、0.6mm, 分别检测, 结果如表3所示:
得知控样的均匀性很好, 且在厚度方向0.3mm内, 无显著性差异。
4实验改进
由前可知C含量主要波动因素为如下三个方面:
汇总波动量0.044与某个曲线时间段的符合波动0.046相近。
4.1 人员误差改进
新进人员经考核, 通过后方可上岗, 保证操作人员对检测方法的熟悉和落实。保证对:完全标准化、标样验证、控制样品检测等次数足够。
4.2 样品均匀性控制
磨样制样过程中, 保证样品处理的均匀到位, 同时样品厚度不应小于2mm。
4.3 样品组织控制
电炉上面, 改为铜板作为激冷试块, 提高激冷速度提高样品的白口化程度。 (铜板定期加工机铣表面, 使样品表面平整) 。
摘要：利用Minitab等数据分析软件, 分析判断出对光谱检测铸铁化学成分过程中, 质量的影响因素及重要性。针对检测过程中使用的OBLF光谱仪, 对检测过程中的环境因素、设备稳定性、以及人员的影响, 分别作出评定, 得出光谱检测过程中对质量影响的重要因素。
关键词：光谱分析,化学成分,铸铁,Minitab,影响因素
参考文献
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